DE2943108A1

DE2943108A1 - KEY SWITCH FOR PCB

Info

Publication number: DE2943108A1
Application number: DE19792943108
Authority: DE
Inventors: Oscar Alonso
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-10-25
Publication date: 1980-05-08
Also published as: US4242546A; GB2039147B; JPS5569919A; FR2441259A1; GB2039147A; FR2441259B1; JPS5847808B2

Description

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Tastschalter für LeiterplattenPush button switch for printed circuit boards

Die Erfindung betrifft einen Tastschalter für Leiterplatten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a push button switch for printed circuit boards according to the preamble of claim 1.

Leitende elastische Kunststoffe sind als solche bekannt. Viele dieser Materialien bestehen aus einem elastischen Trägermaterial, wie Silikongummi, in dem fein verteiltes Metall enthalten ist. Ein solches Material sind z.B. Silberflocken, von denen eine Konzentration von wenigen Volumenprozenten ausreicht, um beim Zusammendrücken des Gummis eine elektrische Leitfähigkeit herzustellen.Conductive elastic plastics are known as such. Many of these materials consist of an elastic Carrier material, such as silicone rubber, which contains finely divided metal. Such a material are e.g. Silver flakes, a concentration of which is a few Volume percent is sufficient to produce electrical conductivity when the rubber is compressed.

Die US-PS 3 680 037 betrifft die Anwendung eines leitenden Elastomers, das in eine dielektrische Platte an verschiedenen Stellen eingebettet ist. Die leitenden, elastomeren Zapfen stehen auf gegenüberliegenden Seiten aus der dielektrischen Platte hervor, so daß sie Druck ausgesetzt sind, sobald die Platte zwischen zwei gedruckte Schaltungen eingefügt wird um dort bestimmte Punkte miteinander zu verbinden.U.S. Patent No. 3,680,037 relates to the use of a conductive elastomer incorporated into a dielectric plate on various Places is embedded. The conductive, elastomeric pegs protrude on opposite sides from the dielectric plate so that they are exposed to pressure once the plate is printed between two Circuits is inserted to connect certain points with each other.

In der US-PS 4 065 197 ist ein Plattenverbinder beschrieben, der auf der Verwendung von leitenden Elastomeren beruht.US Pat. No. 4,065,197 describes a panel connector based on the use of conductive elastomers.

Diese Anordnung betrifft die Anwendung von diskreten Druckpunkten auf Leiterplatten oder anderen Einrichtungen, die miteinander verbunden werden sollen. Die Zonen zwischen den diskreten Druckpunkten sind im wesentlichen nicht leitend, so daß eine ausreichende Isolation zwischen den zahlreichen Druckpunkten vorhanden ist, die die Leitung durch die Dicke der Platte herstellen. Ferner sind Materialzusammensetzungen und Verfahrensschritte eingehend erörtert.This arrangement concerns the use of discrete Pressure points on printed circuit boards or other devices that are to be connected to one another. The zones between the discrete pressure points are essentially non-conductive, so that there is sufficient isolation between the numerous pressure points that make the conduit through the thickness of the plate. Further are material compositions and process steps discussed in detail.

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Weitere derartige Anordnungen von elektrischen Verbindern sind aus den US-PS 3 648 002, 4 068 032 und 4 050 756 bekannt.Further such arrangements of electrical connectors are disclosed in U.S. Patents 3,648,002,4,068,032 and 4,050,756.

Bei Drucktastschaltern sind im allgemeinen Metallkontakte und Rückstellfedern üblich. Doch gibt es auch bereits kapazitive Tastschalter, die anstelle der Feder ein elastisches Teil aus nicht leitendem Kunststoff zur Rückstellung des Druckknopfes verwenden (US-PS 3 588 875). Die Kondensatorplatte umgibt als Ring das elastische Teil und kommt beim Drücken der Taste in die Nähe der als Kondensatorplatten gestalteten Leiterbahnen einer Leiterplatte.Metal contacts and return springs are generally used on pushbutton switches. Yes, there is also already capacitive pushbutton switches, which instead of the spring an elastic part made of non-conductive plastic use to reset the push button (U.S. Patent 3,588,875). The capacitor plate surrounds as Ring the elastic part and when you press the button it comes close to the capacitor plates Conductor tracks on a printed circuit board.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tastschalter für galvanischen Kontakt für Leiterplatten zu schaffen, der möglichst einfach aufgebaut ist und unter Verwendung eines elastomeren Teiles auf die Rückstellfeder verzichtet. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.The invention is based on the object of a push button switch for galvanic contact for printed circuit boards create, which is as simple as possible and using an elastomeric part on the return spring waived. This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1. Advantageous further developments can be found in the subclaims.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtThe invention is explained using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings shows

Fig.1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen, auf einer Leiterplatte angebrachten Tast-schalter, dessen leitendes, elastisches1 shows a cross section through the inventive, Pushbutton switch attached to a printed circuit board, its conductive, elastic

Kontaktelement in unbetätigter Stellung steht;Contact element in the non-actuated position stands;

o: -:■ :'9/n8iio: -: ■: '9 / n8ii

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Fig.2 den gleichen Querschnitt wie in Fig.1, jedoch bei betätigtem Tastschalter und niedergedrücktem Kon tak te lernen t;Fig.2 the same cross-section as in Fig.1, however learn when the pushbutton is pressed and the contact is depressed;

Fig. 3 eine Seitenansicht des elastischen Kontaktelernentes; 3 shows a side view of the elastic contact element;

Fig.4 eine Draufsicht auf das Kontaktelement.4 shows a plan view of the contact element.

Die Fig.1 zeigt eine typische Anordnung des erfindungsgemäßen Tastschalters, befestigt auf einer Leiterplatte 24. Der Schalter besitzt einen Druckknopf 11 mit der Fläche 11a, die am Oberteil des aus einem leitenden Elastomer bestehenden Kontaktelementes 10 anliegt. Das Gehäuse 12 hat Seitenwände 12a und einen Fußteil 12 b zur Befestigung auf der Leiterplatte 24 und stellt nur eine Form eines mechanischen Gehäuses und der Führung für den Druckknopf 11 dar. Sie kann abgewandelt werden. Z.B. können die Seitenwände 12a und der Fußteil 12b fehlen, wenn der obere Teil des Gehäuses 12 eine parallele Leiterplatte oder dgl. ist.FIG. 1 shows a typical arrangement of the push button switch according to the invention, attached to a printed circuit board 24. The switch has a push button 11 with the surface 11a, which is on the upper part of a conductive Elastomer existing contact element 10 is applied. The housing 12 has side walls 12a and a foot part 12b for mounting on the circuit board 24 and represents only one form of mechanical housing and the guide for the push button 11. It can be modified. For example, the side walls 12a and the foot part 12b may be missing if the upper part of the housing 12 is a parallel printed circuit board or the like.

Aus Fig.1 geht hervor, daß der Schalter in geschlossenem Zustand die Leiterbahnen 24 a und 24 b miteinander elektrisch verbinden soll. Das elastische, leitende Kontaktelement weist eine Grundfläche 15 auf, die auf der Leiterplatte aufsitzt oder an ihr befestigt ist. Die Nute 14 und 14a dienen zur Erleichterung der Abwärtsbewegung der beiden Flügel des Kontaktelementes, sobald darauf Druck ausgeübt wird.From Figure 1 it can be seen that the switch in the closed state, the conductor tracks 24 a and 24 b electrically with each other should connect. The elastic, conductive contact element has a base 15 on the circuit board sits on or is attached to it. The grooves 14 and 14a serve to facilitate the downward movement of the two Wing of the contact element as soon as pressure is applied to it.

Anhand der Fig.2, die den betätigten Zustand des Tastschalters zeigt, kann die Verformung des KontaktelementesBased on Fig.2, which shows the actuated state of the pushbutton switch shows, the deformation of the contact element

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ersehen und besser verstanden werden als in Fig.1. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die an der Fläche 11a des Druckknopfes 11 wirksame Druckkraft die Flügel des Kontaktelementes 10 nach unten biegt und dadurch die gewölbte Fläche 21 gemäß Fig.1 in eine im wesentlichen ebene Fläche 21a entsprechend Fig.2 verwandelt, die glatt an der Fläche 11a anliegt. Dadurch werden die Kontaktflächen 16 und 17 des Kontaktelementes 10 gegen die Leiterbahnen 24a und 24b der Leiterplatte 24 gedrückt. Die Flächen 22 und 23 drehen sich in eine Stellung gemäß Fig.2, wie auch die Flächen 18, 19, 18a und 19a. Die Flächen 20 und 20a nehmen gebogene Formen 20' und 20a¹ an, wie Fig.2 zeigt.can be seen and understood better than in Fig.1. From Fig. 2 it can be seen that the pressure force acting on the surface 11a of the push button 11 bends the wings of the contact element 10 downwards and thereby transforms the curved surface 21 according to FIG. 1 into an essentially flat surface 21a according to FIG rests smoothly on the surface 11a. As a result, the contact surfaces 16 and 17 of the contact element 10 are pressed against the conductor tracks 24a and 24b of the circuit board 24. The surfaces 22 and 23 rotate into a position according to FIG. 2, as do the surfaces 18, 19, 18a and 19a. The surfaces 20 and 20a assume curved shapes 20 'and 20a ¹ , as FIG. 2 shows.

An dieser Stelle sind einige Angaben zu den Werkstoffen angebracht. Die Leiterplatte 24 ist aus einem dielektrischen Material hergestellt wie es typisch für eine gedruckte Schaltung ist. Das leitende Elastomer des Kontaktelementes 10 ist entweder aus einem bekannten, voll leitenden Material, wie z.B. aus einem handelsüblichen, leitenden Gummi, oder von der ebenfalls bekannten Art, die leitende Partikel enthält, wie Silberflocken oder dgl. Das erstere ist immer leitend, sowohl in Ruhe als auch unter Druck, während das letztere erst durch Zusammendrücken leitend wird. Der Druckknopf ist als Isolierkörper dargestellt, kann aber unter besonderen Umständen, wenn Körperkontakt ohne Bedeutung ist, auch aus Metall oder einem anderen Leiter bestehen. Normalerweise ist er jedoch aus einem Nichtleiter gefertigt, z.B. aus einem der relativ wärmebeständigen Thermoplaste,At this point, some information on the materials is appropriate. The circuit board 24 is made of a dielectric Material manufactured as it is typical for a printed circuit. The conductive elastomer of the contact element 10 is either made of a known, fully conductive material, such as a commercially available, conductive rubber, or of the also known type containing conductive particles, such as Silver flakes or the like. The former is always conductive, both at rest and under pressure, while the latter only becomes conductive when pressed together. The push button is shown as an insulating body, but can under special circumstances if physical contact is irrelevant is also made of metal or another conductor. Usually, however, it is made of a non-conductor, e.g. from one of the relatively heat-resistant thermoplastics,

0 3 0 0 19/08110 3 0 0 19/0811

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die allgemein in ähnlichen Fällen verwendet werden.which are commonly used in similar cases.

Nach Entfernen der Druckkraft vom Druckknopf 11 kehrt das Kontaktelement 10 aufgrund seiner Elastizität von der Gestalt nach Fig.2 in die nach Fig.1 zurück.After removing the pressure from the push button 11, it returns the contact element 10 due to its elasticity back from the shape according to Figure 2 to that of Figure 1.

In der Fig.3 ist das Kontaktelement 10 vergrößert und umgekehrt dargestellt, was z.B. an der Lage der Fläche 15 erkennbar ist. Die nachfolgende Tabelle I gibt die wirklichen Abmessungen, Winkel und Radien einer Ausgestaltung für einen miniaturisierten Schalter gemäß der Erfindung an. Diese Werte sind großenteils empirisch bestimmt und gelten für leitenden Gummi:In Figure 3, the contact element 10 is enlarged and shown in reverse, which can be seen, for example, from the position of surface 15. The following table I gives the real dimensions, angles and radii of a design for a miniaturized switch according to the invention. These values are largely determined empirically and apply to conductive rubber:

Tabelle I
Bezeichnung Maß Bezugsziffer Table I.
Designation Dimension Reference number

A 2,4 mm (0.093 inch)A 2.4 mm (0.093 inch)

B 2,7 mm (0.106 inch) 20 & 20aB 2.7 mm (0.106 inch) 20 & 20a

C 1,7 mm (0.068 inch) 18 & 19aC 1.7 mm (0.068 inch) 18 & 19a

D 2,2 mm (0.088 inch)D 2.2 mm (0.088 inch)

E 1,4 mm (0.056 inch)E 1.4 mm (0.056 inch)

F 1,0 mm (0.039 inch) 18 & 18aF 1.0 mm (0.039 inch) 18 & 18a

G 2,8 mm (0.109 inch)G 2.8 mm (0.109 inch)

H 22,9 mm (0.900 inch)H 22.9 mm (0.900 inch)

J 1,1 m (0.043 inch)J 1.1 m (0.043 inch)

K 0,8 mm (0.030 inch)K 0.8 mm (0.030 inch)

L 1,4 mm (0.056 inch)L 1.4 mm (0.056 inch)

M 10,2 mm (0.400 inch)M 10.2 mm (0.400 inch)

N 3,1 mm (0.122 inch)N 3.1 mm (0.122 inch)

0, 62°0.62 °

0₂ 38°0 ₂ 38 °

0₃ 60°
0₄ 12°0 ₃ 60 °
0 ₄ 12 °

R 0,6 mm (0.025 inch)R 0.6 mm (0.025 inch)

030019/08 1030019/08 1

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Fig.4 ist eine im Vergleich zu Fig.3 stark verkleinerte Ansicht auf die unteren Flächen in Fig.3. Dies sind die Flächen, die mit der Druckknopf-Fläche 11a (Fig.l und 2) in Berührung kommen. Das Maß W in Fig.4 ist je nach Anwendung verschieden, in einem bestimmten Fall war es kleiner als das Maß M. Ist das Maß W relativ groß, so wird der Übergangswiderstand des Schalters im geschlossenen Zustand herabgesetzt. Natürlich ist es auch möglich, zwei oder mehr Kontaktelemente aneinander zu reihen, deren Maß W kleiner ist als ihr Maß M, um ersteres zu vergrößern, wenn es der Widerstand erfordert. Dies ist aber nur möglich, wenn es die Lage der Leiterbahnen und der Abstände erlaubt.FIG. 4 is greatly reduced in size compared to FIG View of the lower surfaces in Fig. 3. These are the areas that are connected to the push-button area 11a (Fig.l and 2) come into contact. The dimension W in Fig.4 is different depending on the application, in a certain one In the case it was smaller than the dimension M. If the dimension W is relatively large, the contact resistance of the Reduced switch in the closed state. Of course, it is also possible to have two or more contact elements to be strung together, the dimension W of which is smaller than their dimension M, in order to increase the former if there is the resistance requires. However, this is only possible if the position of the conductor tracks and the distances allow it.

030019/081 1030019/081 1

Claims

29Α3Ί29Α3Ί

German ITT Industries GmbH
Freiburg

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Expectations

.j On a printed circuit board attached pushbutton switch with push button and elastomeric reset part, characterized in that the reset part consists of a conductive elastomer and the contact element (10) forms that it has a Y-shaped profile and the base (15) of the foot is on the circuit board (24), while the two wings rest against the push button (11) and are pressed down by this on the conductor tracks (24a, 24b) of the circuit board when actuated.

2. Push button switch according to claim 1, dadurc h geken nze ichnet ,

that the base (15) of the foot of the contact element (10) is attached to the circuit board (24).

3. Push-button switch according to claim 2, characterized in that the wings of the contact element (10) have thickened ends, the surfaces (16, 17) of which partially act as contact surfaces when actuated with the conductor tracks (24a, 24b).

4. Push button switch according to claim 3, d ad u rch g eken nzeich that the wing arms of the contact element (10) with respect to the thickened ends and the foot of a smaller cross-section aufwei sen.

Gei / Sch
10/23/1979

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